Способ доменной плавки

) (11); 3(51) С 21 00 МИТЕТ ССС Ий И ОТНРЬ леуг улов и Б.С при Карага комбинат(54)(57) СПОСОБ ДОМЕННОЙ ПЛАВКИ,включающий.загрузку жепеэорудныхматериалов, кокса, подачу обогащеннго до 50 кислородом дутья и восстановитедьного газа на трех горизонтапечи: горн, средина и верх заплечиков, о т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью экономии кокса за счетувеличения степени использованиявосстановительной способности газа,восстановительный газ, вдуваемый надвух горизонтах эаплечиков, нагревают до 1100-1150 С, а расхОд его составляет 60-70 от общего количестваИзобретение относится к металлур"гии, н частности к производстзу чугуна в доменных печах,Известен способ доменной плавки,включающий ндунание восстановительного газа с температурой 1000 С нОшахту доменной печи. При этом повышается эффективность работы шахтыдоменной печи и снижается расходкокса 13Недостатками .известного способа 1 Оявляются произвольное распределениерабочего газа по высоте доменнойпечи, отсутствие индивидуальногорегулирования температуры в зонахвосстановления и плавления шихты,отсутствие возможности регулирования восстановительного процесса,что приводит к растянутости зоныразмягчения и плавления желеэорудных материалов в нижней части шахты,и, н связи с этим, к неполному использованию резервов снижения расходакокса.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаг 5емому результату является способ доменной плавки, включающий загрузкужелезорудных материалон, кокса, подачу обогащенного кислородом дутьяи восстановительного газа на трехгоризонтах печи: горн средина иверх заплечикон ( 2 ).Недостатком известного способаявляется произвольное соотношениерасходов и температуры восстановительных газов, что может вызнать на" 35рушение нормального схода шихтынследствие избытка тепла и преждевременного плавления шихтовых материа.лов в нерхних и недостаточно интенсивный ход плавления в нижних 4 Огоризонтах печи и недоиспользование восстановительного потенциалавосстановительных газов,Цель изобретения - экономия кокса за счет увеличения степени исполь"45зования восстайонительной способности газов.Поставленная цель достигается тем,что согласно способу доменной плавки, включающему загрузку железорудных материалов, кокса, подачу обогащенного до 50 кислородом дутья ивосстановительного газа на трехгоризонтах печи; горн, средина иверх эаплечиков, восстановительныйгаз, вдуваемый на двух горизонтахэаплечикон, нагревают до 1100-1150 С,а расхбд его со .тавляет 60-70 отобщего количества восстановительногогаза.При движении шихты от уровня за Огрузки до уровня низа заплечиковокислы железа восстанавливаются газом (СО, Н). Восстановление железа окисью углерода в целом сопровождается небольшим ныцелением теп- у ловой энергии (около 30 ккал/кг Ге), а водородом - сопровождается поглощением также небольшой энергии (около 50 ккал/кг Ре). Тепловой эффект восстановления железа смесью СО и Н колеблется около нуля с учетом их соотношения (СО)Н), при этом восстановительная работа в шахте и эаплечиках практически совершается без участия твердого углерода, что снижает расход энергии, связанный с процессами восстановления металлов. В действующих доменных печах на долю прямого восстановления железа и других элементов приходится 25-30 всего расхода тепла на процесс. Из них 7-8 приходится на долю восстановления таких трудновосотанонимых элементов как кремний, Фосфор, марганец. При восстановлении железа из его окислон газом до степени 0,95-0,98 расход тепловой энергии на прямое восстановление снижается до 8-10. Кроме того, за счет нвода восстановительного газа снижается расход углерода как реагента,Для организации зоны восстановления выше уровня середины заплечикон, где шихта должна находится и сыпучем состоянии, 60-70 восстановительного газа вводится в заплечики с температурой 1100-1150 С, 30-40 газа образуется и горне.Ввод 60-70 газа в заплечики извне связан с тем, что при увеличении рудной нагрузки до 6-7 газопроницаемость в зоне плавления не позволяет пропустить весь газ при существующем нводе его н горн и пропускании через зону плавления. Необходимо разгрузить зону плавления, исходя из условия сохранения га.зодинамической устойчивости. Б то же ,время, во избежание снижения интенсивности планлейия материала, то минимальное количество газа, которое легко проходит через зону плавле ния должно содержать и передавать шихте необходимое количестно тепла для плавления материала иперегрева жидких продуктов планки в горне.По сравнению с существующей технологией в предлагаемом способе рудная нагрузка увеличивается в 1,5- 2 раза. Во столько же раз., уменьшается порозность слоя в зоне плавления Определение сопротивления .слоя осуществляют по формуле601 д - эквивалентный диаметр частиц, м;Е - порозность слоя,Значение показателя степени находится в пределах 1-2, обычно принимают 1,2-1,5. Принимая о = 1,5,а поразность Е = 0,38 при относительном постоянстве остальных величини двукратном уменьшении порозностислоя Я = 0,38 " = 0,234 и Е =0,19":=О, 083, получаем й Р 2 /д Р.=О, 234/0,083 = 2,82 й 3 - кратное .увеличениеперепада давления газа, Снизить перепад давления газа и довести егадо исходного уровня можно путемуменьшения скорости газа, т.е. объемного количества в 2 раза, Например, скорость движения газа уменьшается с 1,2 до О,б м/с. Тогда квадрат скорости т 2= 1,2= 1,44;ы-- О, б= 0,36. Отношение д Р 2/3 Р =иУы= 0,36/1,44 = 0,25, т,е. пере-.пад давления газа при этом уменьшается в 4 раза. Но обогащение дутьякислородом приводит к повышению теоретической температуры горения топлива в очаге горения до 2700 С. Теооретическая температура по существующей технологии равна 1900 С. Повышение температуры с 1900 до 2700 Сприводит к увеличению объема газа в2700/1900=1,42 раза, т,е. приблизительно в 1,5 раза. В этом случаеувеличение перепада давления газа отуменьшения порозности слоя не компенсируется уменьшением количества горнового газа в 2 раза. Расчеты показывают, что для снижения перепада давления газа в зоне плавления и обеспечения стабильногосхода шихты необходимо уменьшитьобъемное количество газа в 2,5-3,0 раза, т.е, поддерживать науровне 30-40 от общего количествагаза. Верхний предел (40) ограничивается условиями стабильного схода шихты, а нижний предел (30)изменением режима горения 1,окса (переходом циркуляционного режима вслоевой режим горения),П р и м е р 1. В печь загружают шихту, состоящую иэ 25,7 т оФ- люсованного агломерата и 4,3 т кокса в одной подаче. В горн вдувается дутье с содержанием кислорода 40 и температурой нагрева 1000 оС, расход которого определяется из расчета 0,256 нм Э/кг шихты. Дутье данно(го состава и температуры нагрева, в таком количестве обеспечивает расход горнового газа в количестве 0,45 нм /кг шихты с .теоретической температурой 2600 оС. При этом достигается отношение водяных эквивалентов шихты и газа в горне 1,8-2,0,при котором температура газа на выходе из зоны плавления высотой 1,5 м снижается до 1150 С н пар=а ит в восстановительную зону. 1 анверснраванкый природный Гази другой восстановительный газ,наг;.,етый да 1100-1150 С в количест 0ве б 0-70 от общего расхода газа5 вводят в заплечики через два яруса,расположенные в верхнем и среднемгоризонтах заплечикав. Общее количества газа,. входящее в заплечукиизвне и из гарна, обеспечивает от(: наше.-:ие водяных эквивалентов шихтыи газа 0,71 в шахте. При этих саатнаттентиях шихты . газа время пребыза. в :.тя шихты в зоне восстановлеНияс температурным интервалом 6001150-С составит 5,0 ч и железо восстанавливается до степени 0,98. Сте-.пень восстановления дополнительноре -улируется изменением интенсивности глаьки материала в горне и кон 70ц трацнтт восстановительных кампоЛ р и м е р 2. В печь загружается шихта,. состоящая из 26,25 т офлюсаваннага агломерата и 3,75 т коксаодной подаче. В горн вдувается дутье с содержанием кислорода.Й. температурой нагрева 1000 С,а расход которого определяется из рассчета 0,217 нм /кг шихты; Такое количества дутья с 50 кислорода и30 температурой нагрева 1000 С обеспеОчиваят удельный расход. горновогогаза От 38 нм 3/кг шихты, теоретическую температуру горения 2800 Сои отношение водяных эквивалентов35 шихты и газа в горне 2,"5, при котора температура газа на выходе иззон плавления высотой 1 2 м снижае, т.50 С"бзчныте подготовленные железо,т 0 рудные т:атериалы (афлюсованные агло-.акатыштн, в указанных саотна "ениях с коксам обеспечивают вгазопроницаемасть слоя,ве"с в .".т;ую скс;:асти движения газана свободное сечение шахты в пределах ,0-1,2 м/с,П.и неттрерывном нагреве и васстана:па".- шихты в пративаточнам режиме "анцентрираванным восстановительным газам ка времени прихода50 шихтьт. к тетттера. - урной зоне 1000 -т 1 О С :аст.ивнев . в .ся сттепт нь восстановления железа 0.95-0,98.Прастанства печи разделяются на3 Оны восстановления железа и плавле 55 ният которые имеют границу раздела,обуславливаемую па 1150-1200 С истепе:-.ью восстановления железа08 ; Регулирование температуры восстановительного газа на входе в заплечики как1извне,. так и из горна в пределах 1150-1200 С обеспечивает сохранение шихты в твердом сыпучем состоянии. Известно,. чтат при существующих отношениях водяных зквчвалентав ттихты,Заказ 8362/28 Тираж 568 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушскаянаб., д. 4/5щВ жФилиал ППП Патентфф, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 и газа разница температуры газа и шйхты (в зоне завершенного теплообмена) поддерживается в пределах 40-50 С. В предлагаемом способе рудная нагрузка увеличивается в 1,5-2 раза, что приводит к увеличению от.ношения водяных эквивалентов шихты и газа,.и следовательно, к снижению разницы температуры между газом и шихтой. В пределе эта разница температуры не превышает 40-50 ОС. Тогда температура шихты в конце (низу) зоны восстановления находится на уровне 1080-1120 С, при которой шихта находится в твердом состоянии, Возможность слипания шихты устраняется наличием кокса в составе шихты и непрерывном движении материала,Увеличение температуры газа выше 1200 СС ограничено возможностью плавления железорудной части шихты, что резко снижает скорость восстановления железа в шахте, ухудшает газопроницаемость слоя. уменьшение температуры ниже 1100 С ограничено снижениемскорости восстановления в твердой фазе, что приводит к снижению производительности.Подготовленный восстановительный газ, нагретый до 1100-1150 С в Количестве 60-70 от общего расхода газа вводится в заплечики через два яруса" вверх и средина эаплечиков, Общее количество газа в заплечвках и шахте печи и его восстановительный потенциал обеспечивают отношениеводяных эквивалентов шихты и газа0,85, степень восстановления 0,95 кконцузоны температурного интервала 5 600-1150 С при времени пребыванияо3,5 ч. Сход шихты регулируется изменением .удельного расхода вдуваемогов гарн кислорода в пределах 0,0970,169 нм 3/кг материала.(О Предлагаемый способ производствачугуна снижает расход кокса на50-60, использует конверсированныйприродный газ или другой подготовительный восстановительный газ. Обогащение дутья кислородом до 40-50позволяет повысить производитель-.ность агрегата на 25-30. Расходы,связанные с подготовкой восстановительного газа и обогащением дутьякислородом, компенсируется 20 эко 1 номии кокса. В связи с обогащениемдутья до содержания кислорода 40-50температуру его нагрева можно поддерживать на уровне 1000 С, Это сни-.жает напряженность работы воздухонагревателей и воздухопроводов, работающих в настоящее время на температуре 1200 С В связи с этим повышается надежность работы воэдухонагревателей и. подводящих горячее ЗО дутье устройства.Экономический эффект составит6 млн,руб. на 1 млн, т чугуна.